L'illusion réfraction
La réfraction : une illusion d'optique que l'on peut comprendre et même parfois prévoir et calculer. Les illusions de réfraction utilisent le changement de la direction de propagation d'une onde passant d'un milieu à un autre.
En physique des ondes — notamment en optique, acoustique et sismologie — le phénomène de réfraction est la déviation d'une onde lorsque la vitesse de celle-ci change entre deux milieux.
La lumière est déviée lorsqu'elle passe d'un milieu transparent à un autre (par exemple : de l'air à l'eau, ou le contraire…).
C'est ce phénomène qu'on observe lorsque l'on regarde une paille dans un verre : celle-ci paraît brisée. Cette fracture apparente est à l'origine du mot réfraction. La lumière est dite " réfractée " et la propriété qui caractérise les différents milieux transparents est la " réfringence ", qui se traduit par une valeur numérique : " l’indice de réfraction ".
L'indice de réfraction (n) d'un milieu est définit par le rapport de la vitesse de la lumière dans le vide (c) par la vitesse de la lumière dans ce milieu (v) :
n = c/v
où c et v sont exprimées avec les même unité de vitesse (mètre par seconde ou kilomètre par seconde).
L'indice de réfraction étant défini comme le rapport de deux grandeurs de même unité , il ne possède pas d'unité.
Remarque : Dans un milieu matériel la vitesse de la lumière ne peut être supérieure à celle possédée dans le vide donc un indice de réfraction est toujours supérieur ou égal à 1.
Pour comprendre le fonctionnement, une formule mathématique est à connaître. Il s'agit de la seconde loi de Snell-Descartes, concernant la réfraction.
Chaque milieu transparent est caractérisé par son indice de réfraction noté n1. On appelle dioptre la surface séparant les deux milieux.
Les lois de la réfraction, énoncées par Snell et Descartes, permettent de modéliser physiquement le phénomène.
Pour la réfraction, les lois de Snell-Descartes précisent que le rayon réfracté se situe dans le plan d'incidence (défini par le rayon incident et la normale au dioptre au mouvement d'incidence), rayon incident et rayon réfracté étant de part et d'autre de la normale.
Les angles d'incidence et de réfraction (θ1) et (θ2), mesurés par rapport à la normale sont tels que :
sin (i1) × n1=sin(i2) × n2
Nous avons modélisé cette formule sur AlgoBox :
Par équivalence nous pouvons dire que
(i2)= Arcsin[(Sin(i1) x n1)] / n2
Nos réalisations :
